Рисунок 3.3 - Положение шлюза в сети IP-телефонии
В общем случае IP-телефония опирается на две основные операции:
преобразование аналогового речевого сигнала в цифровую форму с помощью кодирующего/декодирующего устройства (кодека);
упаковку в пакеты для передачи по IP-сети.
Эти функции чаще всего выполняют автономные шлюзовые устройства нескольких разновидностей. Положение шлюзов в сети IP-телефонии показано на рисунке 3.3. Независимо от способа аппаратной реализации, шлюзы IP-телефонии характеризуются комплексом характеристик, которые описаны ниже. К этим характеристикам относятся:
совместимость со стандартом Н.323;
наличие механизмов резервирования ресурсов;
поддержка основных телефонных интерфейсов и типов сигнализации;
возможность установки различных алгоритмов кодирования речи.
Рисунок 3.3 - Положение шлюза в сети IP-телефонии
Совместимость со стандартом Н.323
Базовым протоколом для работы IP-оборудования подавляющим большинством производителей был принят протокол, описанный МСЭ-Т в рекомендации H.323v2. Он описывает процедуры мультимедийной связи в сетях с коммутацией пакетов.
Пользователи мультимедийных персональных компьютеров с программным обеспечением, поддерживающим протокол Н.323, могут подключиться к системе шлюзов. Вызовы при этом могут быть направлены на шлюзы разных производителей, поддерживающих протокол Н.323. Благодаря протокольной совместимости шлюзов разных производителей система будет обеспечивать интеграцию речи, видео и данных в реальном масштабе времени для приложений по организации совместной работы в рабочих группах, например, Microsoft NetMeeting.
Наличие механизмов резервирования ресурсов
Важной характеристикой шлюза является поддержка приоритетной дисциплины, обеспечивающей первоочередную передачу пакетов с речевой информацией по сравнению с пакетами данных. Для решения задачи минимизации задержки пакетов с речевой информацией узлы в IP-сети должны использовать протокол резервирования ресурсов (RSVP), предоставлять дифференцированные (Differentiated Services, DS) или интегрированные услуги (Integrated Services, IS). Протокол RSVP, процедуры DS и IS позволяют маршрутизаторам выделять часть полосы пропускания для передачи голосового трафика.
Поддержка основных телефонных интерфейсов и типов сигнализации
Важными критериями при оценке характеристик шлюзов являются возможно большее разнообразие телефонных интерфейсов, поддерживаемых IP-шлюзом (E1, PRI, BRI, аналогового двухпроводного), а также поддержка основных типов телефонной сигнализации:
CAS (Connection Admission Control);
DTMF (Dual-Tone Multi-Frequency);
EDSS1 (European Digital Subscriber Signaling 1);
ОКС №7.
Существенную роль играет поддержка IP-шлюзом механизмов безопасности в соответствии с Рекомендацией Н.235.
Транспортные архитектуры
Диапазон транспортных архитектур, с которыми работают современные шлюзы, достаточно широк:
выделенные линии;
ISDN (Integrated Services Digital Network);
Frame Relay (высокоскоростная технология передачи кадров);
ATM (Asynchronous Transfer Mode);
Ethernet (стандарт локальных сетей, описанный в спецификациях IEEE и других организаций).
Масштабируемость
Важной характеристикой шлюза является его масштабируемость, что обеспечивается модульным построением оборудования. На первом этапе развертывания сети IP-телефонии возможно использование неполного ресурса имеющихся портов при постепенном дальнейшем увеличении числа задействованных голосовых портов. При этом число портов соответствует количеству одновременных вызовов, которые может обслужить шлюз, поскольку каждый его порт оснащен собственным цифровым сигнальным процессором (Digital Signal Processor, DSP) для оцифровки голосовых сигналов.
Обеспечение факсимильнлй связью
Подавляющее большинство поставляемых фирмами шлюзов имеют возможность обеспечивать факсимильную связь на базе протокола IP. Факсимильная связь опирается на два основных стандарта, предложенных МСЭ-Т. Стандарт Т.37 сводит передачу факсограмм к доставке с промежуточным хранением, так как изображения факсов передаются в виде вложений электронной почты. Благодаря стандарту Т.37 факс-аппараты и факс-серверы на базе IP различных поставщиков могут взаимодействовать друг с другом так же согласованно, как и традиционные факсы. Факс-серверы (Fax Server) - это специализированные серверы, входящие в систему голосовой почты и обеспечивающие рассылку по факсу документов, затребованных в диалоговом режиме. Еще один стандарт (Т.38) описывает передачу факсограмм в реальном масштабе времени либо посредством имитации соединения с факс-аппаратом, либо с помощью метода модуляции под названием FaxRelay. Стандарт Т.38 может использоваться для реализации функциональности, более схожей с традиционной факсимильной связью, например, для немедленного подтверждения запроса.
Управление шлюзом
Шлюзы могут отличаться предусмотренными средствами управления. Средства управления шлюзом обеспечивают маршрутизацию вызовов и перекодировку телефонных номеров в IP-адреса. Такими средствами оснащаются почти все шлюзы. Они конструктивно могут быть интегрированы со шлюзом или представлять собой отдельный мультимедийный менеджер конференций или менеджер доступа. Одним из удачных решений является использование единого пакета, включающего в себя средства маршрутизации вызовов, биллинга и сетевого администрирования. Под термином биллинг (billing) понимают тарификацию, составление и выписывание счетов за предоставление телекоммуникационных услуг.
Возможность установки различных алгоритмов кодирования речи
На показатели качества передаваемого голоса по IP-сети существенно влияет схема кодирования, используемая в шлюзе VoIP при сжатии голосовой информации. Наиболее распространена схема, обеспечивающая наибольшую степень сжатия информации и соответствующая спецификации G.723.1 (кодирование речевого сигнала со скоростью 5,3 Кбит/с). Применяются и другие схемы - G.729a (8 Кбит/с - CS ACELP), G.711 (64 Кбит/с - PCM), G.726 (16, 24, 32, 40 Кбит/с - ADPCM), G.728 (16 Кбит/с - LD-CELP). При этом чрезвычайно важным является оснащение шлюза дополнительной схемой сжатия голоса. Для различных задач и при разных условиях владелец имеет возможность определить для работы шлюза тот или иной алгоритм кодирования.
